零件折弯成形的工艺研究-片头模版

折弯成形广泛运用于飞机钣金零件的成形中，其成形效率高，质量好，节省韶光，降落零件的加工本钱。
但由于折半弯成形工艺节制不充分，工艺职员常常采取守旧的工艺方法来实现零件的终极成形，例如，手工成形、液压成形。
诸如此类的工艺方法会因利用成形工装带来零件加工本钱的增加；增多了人的活动，会造成零件的质量不稳定；同时降落了零件的加工效率。
因此，充分节制折弯成形工艺成为了工艺职员的一项主要任务。
在选择折弯成形工艺时须要考虑很多方面，一旦轻忽将会导致所利用的工艺方法得不到实现，影响零件的研制进度。

本文旨在从展开料尺寸打算、折弯刀具选择、范例零件工艺剖析、折弯过程中常发生的问题及办理方案等几个方面重点进行论述，形成一份具有辅导意义的论文通报给工艺职员，将其做为钣金零件工艺准备过程中一份主要辅导资料，为真正意义上降落零件的加工本钱、提高零件的质量及生产效率做出贡献。

工艺过程探究

紧张从尺寸打算、折弯刀具选择、范例零件工艺剖析、折弯过程中常发生的问题及办理方案等几个方面重点进行论述。

板料展开长度打算

板料的展开尺寸与板料的厚度、材质、折弯角度、折弯模具等成分有关，常用的两种展开料长度打算方法为中性层打算法和履历打算法。

⑴中性层打算法。

该种方法适用于折弯角度为非直角情形。
板料在波折过程中外层受到拉应力，内层受到压应力，内外层之间既不受拉应力也不受压应力的过渡层为中性层。
中性层在波折过程中的长度和波折前一样，无变革，以是中性层是打算波折件展开长度的基准层。
但中性层的位置与材料厚度有关，一样平常情形下，当板料厚度t≤4mm时，中性层到折弯件内型面的间隔为0.5t；当板料厚度t≥5mm时，中性层到折弯件的内型面的间隔为0.34t，中性层的展开长度即为板料的展开长度。
折弯成形的航空钣金零件厚度一样平常小于3mm，打算时多选用中性层到折弯件内型面的间隔为0.5t。

⑵履历打算法。

该种方法适用于零件的折弯角度为直角、板料厚度t≤3mm的情形，该种方法可以赞助操作者快速打算出零件的展开料长度。
打算公式为：L=A+B-2t，个中L为展开料长度；A/B为零件弯边或腹板尺寸；t为材料厚度。
图1为零件尺寸示意图。

图1 零件尺寸示意图

折弯刀具的选择

⑴刀具的选择原则。

折弯过程中如何选用恰当的刀具是一个很关键的问题，折弯刀具分为上折弯刀和刀槽两种，即上模和下模。
首先须要根据折弯件的厚度及折弯尺寸来选用折弯刀具和下模，避免折弯件与刀具碰撞引起变形。
折弯机配有通用的下模与专用下模（图2），所有槽口均为“V”形，槽口的角度为60°。
一样平常情形下，板材越厚所选用的槽口越宽，槽口的宽度一样平常按6t选择。
折弯上模紧张有直刀、鹅颈刀、小弯刀、压平刀等各式刀具，也可以根据零件实际情形定制专用的刀具。
直刀紧张用于折弯厚度t≤3mm的零件，小弯刀紧张用于折弯纵深比较小的“U”形件，鹅颈刀紧张用于折弯纵深比较大的“U”形件，压平刀为紧张用于折弯零件的反向返修。

图2 通用下模与专用下模

⑵折弯刀具与折弯下模的配做利用。

常日，我们根据零件的波折半径来选择折弯刀具型号，来担保折弯后的零件波折半径，但有些时候我们却忽略了折弯下模的型号，有些时候折弯刀具与折弯下模配套不合理，导致了零件折弯成形后在波折半径的两侧压出两道压痕，无法修整。

图3 折弯刀具与折弯下模配套仿照

图3所示仿照零件材料厚度为1.6mm，波折半径R4，弯边高度为8.9mm。
经由剖析，下刀槽可选用V12及小于其的刀槽，但是对付该零件只能选用V12的刀槽，详细缘故原由可以从图中看出，图中左侧是V10的刀槽，右侧是V12刀槽。
由于零件折弯是须要考虑回弹的，故在折弯机上输入折弯角度要小于90°，而图中仿照的90°弯边状态，如果折弯刀具连续下行，通过下侧放大视图可以看出，V10刀槽零件挤压趋势严重，V12刀槽险些无挤压趋势，故选择V12刀槽，不选用V10刀槽及更小刀槽。
这样零件折弯成形后波折半径两端无压痕，无需打磨修整，零件合格。

范例折弯零件的工艺剖析

零件折弯成形时，弯边的高度及腹板的宽度是我们须要慎重考虑的。
有时腹板宽度太小，弯边高度太高，导致折弯成形时先成形的弯边与折弯刀具干涉，使后续弯边无法正常折弯成形。
如果没有补救方法，很可能会造成整批材料的报废，这样就会增大加工本钱，下面着重对“U”形件和“Z”形零件折弯进行剖析。

⑴“U”形零件的工艺剖析。

“U”形件能否折弯的关键在于零件的两条弯边的高度（H）与腹板面宽（B）的的关系。
当H≤B时，一样平常情形下可以进行折弯成形，但也有可能会产生干涉情形，这种干涉是零件弯边与机床外壳的干涉，对付一样平常的折弯机来说，当弯边高度H≥80mm时，零件在折弯时就会与机床发生干涉。

对付此类情形有以下两种处理办法：

1）在折弯零件弯边前，先在零件腹板面折弯一个钝角，与零件的弯边方向相反，这可以使在折弯弯边时零件不会与折弯机干涉，当两侧弯边折弯成直角后，再通过压平刀对零件腹板上的钝角折弯压平，但是会在折弯处留下一定的压痕毛病。

2)当零件折弯宽度小于200mm时，可以选用特制上模——悬空折弯上模（图4），用于对零件的弯边折弯成形。
零件的弯边完备躲避刀具的干涉。
由于受上模构造及强度的限定，该种办法适用于零件宽度小于200mm的零件。

⑵“Z”形零件的工艺剖析。

航空钣金零件中“Z”形弯边零件相对较多，特点是零件尺寸小、单机数量大。
之前工艺职员采取守旧的手工成形办法来实现零件的成形，但效率低，质量不稳定。
由于受到零件腹板面尺寸及折弯模具的尺寸限定，须要在选用折弯工艺方法前对零件进行仿照剖析。
根据仿照剖析中须要利用的各参数，进行了表1所示的归类，通过该表工艺职员在工艺准备过程中可以准确判断零件可否通过折弯工艺实现零件的成形。
当L+P＞T/2时，则可实现零件的折弯成形。

图4 悬空折弯模具

表1 仿照参数设置

折弯过程中常发生的问题及办理方案

⑴弯边的零件的折弯成形。

由于折弯机配备的刀具及刀槽限定，并不是所有高度的弯边都可以采取折弯成形来完成，以是在确定零件折弯办法成形时要负责的剖析及仿照该零件是否可以折弯成形，工艺剖析及工艺准备时我们可以利用CATIA来仿照一下零件的弯边高度是否可以折弯出来。

仿照时须要把稳以下几点：1）零件材料的厚度及中性层偏移系数K；2）根据零件波折半径选用相同或附近的刀具；3）根据零件材料的厚度与门压刀具选取相应的下刀槽；4）以中性层为准，反推弯边折弯时定位端不才刀槽上的位置；5）仿照时需将V槽两端的小R考虑进去。

根据上述哀求，仿照如图5所示。
图中成形后的状态中的玄色线为零件的中性层，a为中性层的直线尺寸，b为中性层在波折半径处的弧长，c为刀具中央到V槽R终止线的间隔。
若（a+b）/2＞c，则可以折弯；若（a+b）/2≤c，则不可以折弯。

图5 弯边的零件折弯成形

如果通过上述判断，零件弯边尺寸太小无法折弯成形时，在工艺准备时需对零件的弯边整体增加折弯压位余量（余量必须为整体的，不可利用局部耳片办法，否则零件折弯成形无法实现），折弯成形后，通过铣切的办法对零件的定位余量进行去除。

⑵对付大长度零件折弯成形。

折弯机床在折弯大长度零件时会因机床本身的构造影响，使得折弯后零件的折弯筋发生较大的变形。
理论为直线，折弯后实际为曲线，须要工人通过大量的修整，完成零件的折弯线由曲到直。
对付该问题，我们可以根据零件实际折弯后的状态调度机床自带的挠度补偿机构以完成对零件变形的肃清（图6），从而降落工人的修整量，提高零件的质量及生产效率。

图6 大长度零件折弯变形及设备挠度补偿

⑶机加铣减薄的零件折弯成形。

航空钣金零件中，为了减轻飞机的重量，部分零件进行局部减薄。
零件在实际加工过程中，可以采取液压成形也可以采取折弯成形，但零件采取折弯成形时，由于折弯区域材料厚度不一致，无法利用同种刀具对厚度差异去进行一次折弯成形。
针对该种情形，我们可以对材料减薄区域增加已减薄的尺寸厚度的垫料，预先将垫料折弯后贴至上模对应的区域，折弯成形时，垫料对刀具进行R补偿，实现料厚互异区域一次折弯成形。

⑷异形弯边零件的折弯成形。

折弯机床标备的标准后定位挡指为直线定位挡指，多个定位挡指在一条直线上，因此，机床只能成形等高弯边零件，对付非等高弯边零件及异形弯边零件，折弯机床传统的后定位办法是无能为力的。

针对上述方案，我们可以进行以下两种处理：

1）根据非等高弯边零件和异形弯边零件的形状特色，设计专用后定位挡指，专用后定位挡指与机床原定位挡指采取螺栓定位，改变折弯机床传统定位办法，办理了非等高弯边零件和异形弯边零件折弯成形的难题，扩大折弯机床的利用范围。
处理前与处理后的状态分别如图7、图8所示。

图7 处理前状态

图8 处理后状态

2）下料时在零件二维数据集上增加折弯赞助定位耳片，耳片与零件最高点平齐，即可利用零件和耳片定位进行折弯成形，折弯后去除耳片，实现零件折弯成形，生产效率得到提升。

⑸零件折弯处断裂。

部分零件在折弯处断裂，影响的成分有以下两个：1）零件的材料状态；2）展开料的纤维方向。
当产生断裂时，我们可以改变展开料的纤维方向，使其与折弯线垂直；或是折半弯零件进行退火软化。

结束语

通过上述折半弯成形工艺碰着的各种情形的论述及解析，扩大了折弯成形工艺在航空钣金零件生产中的运用范围，同时也从根本上避免了因工艺方法选择缺点对零件的全体研制周期造成影响，提高了公司零件生产的整体效率，稳定了零件的质量。
从折弯工艺发展方向来看，通过设计更加合理的折弯模具，会对扩大折弯成形工艺的适用范围做出更大的贡献。

——节选自《钣金与制作》 2018年第4期